AlGaN

摘要： AlGaN基紫外激光器(LD)已被广泛应用于生物、化学等领域,但目前还存在着诸如自发极化效应强烈、载流子注入效率低等问题,因此对于该类型LD的研究和改良十分重要.本文参考相关文献实验样品结构,采用PICS3D仿真软件,对不同结构的AlGaN基电注入边发射紫外LD进行仿真计算,在实验样品基础上提出了具有更加优异光电性能的超晶格p型层激光器结构,并通过比较能带结构、辐射复合率、电流分布等性质,进一步分析了激光器性能提升的机制.最终得到的优化后的紫外激光器具有更高的光输出功率、载流子注入、受激辐射复合率,更低的阈值电流、串联电阻、电子泄露等,实现了紫外激光器的性能提升.

摘要： In this work,we design and fabricate a deep ultraviolet(DUV)light-emitting array consisting of 10×10 micro-LEDs(μ-LEDs)with each device having 20μm in diameter.Strikingly,the array demonstrates a significant enhancement of total light output power by nearly 52%at the injection current of 100 mA,in comparison to a conventional large LED chip whose emitting area is the same as the array.A much higher(~22%)peak external quantum efficiency,as well as a smaller efficiency droop forμ-LED array,was also achieved.The numerical calculation reveals that the performance boost can be attributed to the higher light extraction efficiency at the edge of eachμ-LED.Additionally,the far-field pattern measurement shows that theμ-LED array possesses a better forward directionality of emission.These findings shed light on the enhancement of the DUV LEDs performance and provide new insights in controlling the light behavior of theμ-LEDs.

摘要： 垂直腔面发射激光器凭借阈值低、发散角小、调制速率高以及输出光束呈圆斑对称等特点,迅速成为当下半导体激光器的研究热点。氮化镓(GaN)材料是制造紫外到绿光波段光电子器件的理想材料,经过四十余年的研究,蓝光和绿光LED在照明、显示等领域得到广泛应用。技术含量更高的激光器件也已进入了应用的快车道,即将覆盖照明、通信、投影显示、光存储、医疗、微型原子钟及传感器等场景。铝镓氮(AlGaN)是GaN基半导体材料的重要代表之一,其禁带宽度可在3.4 eV(GaN)到6.2 eV(AlN)范围内连续可调,对应波长可覆盖200~365 nm波段,是制造从近紫外波段到深紫外波段紫外垂直腔面发射激光器的理想材料。而铝镓氮(AlGaN)垂直腔面发射激光器经过近20年来的发展,如今已成为半导体激光器的研究热点之一。首先回顾了GaN基垂直腔面发射激光器的发展历史,简要介绍了其在各个波段的主要应用场景;然后介绍蓝光、绿光及紫外垂直腔面发射激光器的研究进展;最后分析了光注入和电注入紫外垂直腔面发射激光器发展过程中的挑战和困难,并介绍了改进和优化的策略。

摘要： Ultraviolet(UV)and deep-UV light emitters are prom-ising for various applications including bioagent detection,wa-ter and air purification,dermatology,high-density optical stor-age,and lithography.However,to achieve shorter UV laser di-odes(LDs),especially for the LDs with lasing wavelength less than 360 nm,requires high AlN mole fraction AlGaN clad-ding layer(CL)and waveguide(WG)layers,which usually leads to generate cracks in AlGaN epilayer due to lack of lat-tice-matched substrates.Meanwhile,due to high resistivity of high AlN mole fraction Mg doped AlGaN layers,only few groups have reported GaN-based LDs with emission wavelength shorter than 360 nm[1−8],and up to now,there is no room temperature continuous-wave(CW)operation UV LDs with a lasing wavelength shorter than 360 nm ever repor-ted.Previously,we have reported a UV LD with lasing wavelength of 366 nm[9].In this paper,a higher AlN mole frac-tion of AlGaN WG layers is employed to shorten the LD emis-sion wavelength to less than 360 nm.A lasing wavelength of 357.9 nm is achieved.

摘要： 为有效降低深紫外激光二极管(DUV-LD)在n型区的空穴泄露,优化其工作性能,提出了一种新颖的M形空穴阻挡层(HBL)结构。使用Crosslight软件对矩形、N形和M形三种空穴阻挡层结构进行仿真研究和对比,发现M形空穴阻挡层结构能够更有效地降低n型区的空穴泄露,增加量子阱内的辐射复合率,同时降低激光二极管的阈值电压与阈值电流,提升激光二极管的电光转换效率与输出功率,表明M形空穴阻挡层结构能够有效降低DUV-LD在n型区的空穴泄露并优化其工作性能。

摘要： 在深紫外激光二极管中,波导层的作用是用来传输并限制光束.传统的深紫外激光二极管存在很强的极化感应电场,这种电场能够降低深紫外激光二极管的光电性能.本文提出了一种新型双阶梯型上波导层(UWG)和下波导层(LWG),可以提高半导体激光器的性能.通过使用Crosslight软件将矩形、单阶梯型和双阶梯型波导层三种不同的结构进行仿真研究,比较三种结构器件的能带图、电子空穴浓度、辐射复合率、P-I以及V-I特性等.结果表明,新型双阶梯波导层结构的应用增加了电子有效势垒的高度,缓解了电子阻挡层的能带弯曲,减小了极化电场的影响,从而提升了该器件的光学和电学性能.

摘要： 为了有效降低深紫外激光二极管(DUV-LD)在有源区的电子泄露,提出了一种新颖的具有倒梯矩形的电子阻挡层(EBL)结构.通过使用Crosslight软件将矩形,梯矩形和倒梯矩形三种不同的结构进行仿真研究,比较三种结构器件的能带图、辐射复合率、电子空穴浓度、P-I以及V-I特性等,得出倒梯矩形EBL更能有效地抑制电子的泄露,从而改善了器件的光学和电学性能.

摘要： 高Al组分的AlGaN材料的光谱响应范围在日盲紫外波段,但其表面较高的缺陷密度限制了其在日盲紫外探测领域的应用。为此,研究了表面修饰对AlGaN基日盲紫外光电探测器件的性能影响。采用化学自组装方法,将十八硫醇有机分子化学吸附在高Al组分的Al_(0.6)Ga_(0.4)N表面,制备出表面修饰的AlGaN基金属-半导体-金属型日盲紫外光电探测器件。与未经修饰的光电探测器对比验证了这种修饰过程能有效减少AlGaN材料的表面状态引起的不利影响,降低器件的漏电流,并显著提高器件响应度,从而实现具有高响应度的AlGaN基金属-半导体-金属型日盲紫外光电探测器制备。

摘要： 本文采用LP-MOVPE两步法,以无裂纹AIN作为模板,NH3、TMG、TMA作为源气,设计生长了Al组分为0.16和0.26的两个AlGaN单层和GaN单层,AFM、HRXRD、透射谱等表征测试的结果均表明。外延层结晶质量很好。AFM显示表面粗糙度(RMS<0.65nm),HRXRD测试(10—12)摇摆曲线的半高宽FWHM小于500秒,FWHM(002)则在200秒左右,估计位错密度～9×108/cm2,实现了高质量单层AlGaN的外延。并在此基础上成功地外延AlGaN/GaN多量子阱(MQW)分离限制异质结构(A1GaN/GaN MQW-SCH)。

摘要： 本文采用LP-MOVPE两步法,以无裂纹AIN作为模板,NH3、TMG、TMA作为源气,设计生长了Al组分为0.16和0.26的两个AlGaN单层和GaN单层,AFM、HRXRD、透射谱等表征测试的结果均表明。外延层结晶质量很好。AFM显示表面粗糙度(RMS<0.65nm),HRXRD测试(10—12)摇摆曲线的半高宽FWHM小于500秒,FWHM(002)则在200秒左右,估计位错密度～9×108/cm2,实现了高质量单层AlGaN的外延。并在此基础上成功地外延AlGaN/GaN多量子阱(MQW)分离限制异质结构(A1GaN/GaN MQW-SCH)。

摘要： 本文采用LP-MOVPE两步法,以无裂纹AIN作为模板,NH3、TMG、TMA作为源气,设计生长了Al组分为0.16和0.26的两个AlGaN单层和GaN单层,AFM、HRXRD、透射谱等表征测试的结果均表明。外延层结晶质量很好。AFM显示表面粗糙度(RMS<0.65nm),HRXRD测试(10—12)摇摆曲线的半高宽FWHM小于500秒,FWHM(002)则在200秒左右,估计位错密度～9×108/cm2,实现了高质量单层AlGaN的外延。并在此基础上成功地外延AlGaN/GaN多量子阱(MQW)分离限制异质结构(A1GaN/GaN MQW-SCH)。

摘要： 本文采用LP-MOVPE两步法,以无裂纹AIN作为模板,NH3、TMG、TMA作为源气,设计生长了Al组分为0.16和0.26的两个AlGaN单层和GaN单层,AFM、HRXRD、透射谱等表征测试的结果均表明。外延层结晶质量很好。AFM显示表面粗糙度(RMS<0.65nm),HRXRD测试(10—12)摇摆曲线的半高宽FWHM小于500秒,FWHM(002)则在200秒左右,估计位错密度～9×108/cm2,实现了高质量单层AlGaN的外延。并在此基础上成功地外延AlGaN/GaN多量子阱(MQW)分离限制异质结构(A1GaN/GaN MQW-SCH)。

摘要： 本文采用LP-MOVPE两步法,以无裂纹AIN作为模板,NH3、TMG、TMA作为源气,设计生长了Al组分为0.16和0.26的两个AlGaN单层和GaN单层,AFM、HRXRD、透射谱等表征测试的结果均表明。外延层结晶质量很好。AFM显示表面粗糙度(RMS<0.65nm),HRXRD测试(10—12)摇摆曲线的半高宽FWHM小于500秒,FWHM(002)则在200秒左右,估计位错密度～9×108/cm2,实现了高质量单层AlGaN的外延。并在此基础上成功地外延AlGaN/GaN多量子阱(MQW)分离限制异质结构(A1GaN/GaN MQW-SCH)。

摘要： 对新型复合沟道AlxGa1-xN/AlyGa1-yN/GaNHEMT进行了优化设计；从半导体能带理论与量子阱理论出发自洽求解了器件层结构参数对器件导带能级以及二维电子气（2DEG）中载流子浓度和横向电场影响；用TCAD软件仿真得到器件的层结构参数对器件的性能影响。结合理论分析和仿真结果，确定了器件的最佳外延层结构Al0.31Ga0.69N/Al0.04Ga0.96N/GaNHEMT。对栅长1μm栅宽100μm的器件仿真表明,器件的最大跨导300mS/mm，且在栅极电压-2V到1V的宽范围内跨导变化很小，表明器件具有较好的线性度，器件的最大电流密度1300mA/mm、特征频率11.5GHz和最大振荡频率32.5GHz。

摘要： 对新型复合沟道AlxGa1-xN/AlyGa1-yN/GaNHEMT进行了优化设计；从半导体能带理论与量子阱理论出发自洽求解了器件层结构参数对器件导带能级以及二维电子气（2DEG）中载流子浓度和横向电场影响；用TCAD软件仿真得到器件的层结构参数对器件的性能影响。结合理论分析和仿真结果，确定了器件的最佳外延层结构Al0.31Ga0.69N/Al0.04Ga0.96N/GaNHEMT。对栅长1μm栅宽100μm的器件仿真表明,器件的最大跨导300mS/mm，且在栅极电压-2V到1V的宽范围内跨导变化很小，表明器件具有较好的线性度，器件的最大电流密度1300mA/mm、特征频率11.5GHz和最大振荡频率32.5GHz。

摘要： 对新型复合沟道AlxGa1-xN/AlyGa1-yN/GaNHEMT进行了优化设计；从半导体能带理论与量子阱理论出发自洽求解了器件层结构参数对器件导带能级以及二维电子气（2DEG）中载流子浓度和横向电场影响；用TCAD软件仿真得到器件的层结构参数对器件的性能影响。结合理论分析和仿真结果，确定了器件的最佳外延层结构Al0.31Ga0.69N/Al0.04Ga0.96N/GaNHEMT。对栅长1μm栅宽100μm的器件仿真表明,器件的最大跨导300mS/mm，且在栅极电压-2V到1V的宽范围内跨导变化很小，表明器件具有较好的线性度，器件的最大电流密度1300mA/mm、特征频率11.5GHz和最大振荡频率32.5GHz。

摘要： 对新型复合沟道AlxGa1-xN/AlyGa1-yN/GaNHEMT进行了优化设计；从半导体能带理论与量子阱理论出发自洽求解了器件层结构参数对器件导带能级以及二维电子气（2DEG）中载流子浓度和横向电场影响；用TCAD软件仿真得到器件的层结构参数对器件的性能影响。结合理论分析和仿真结果，确定了器件的最佳外延层结构Al0.31Ga0.69N/Al0.04Ga0.96N/GaNHEMT。对栅长1μm栅宽100μm的器件仿真表明,器件的最大跨导300mS/mm，且在栅极电压-2V到1V的宽范围内跨导变化很小，表明器件具有较好的线性度，器件的最大电流密度1300mA/mm、特征频率11.5GHz和最大振荡频率32.5GHz。

摘要： 对新型复合沟道AlxGa1-xN/AlyGa1-yN/GaNHEMT进行了优化设计；从半导体能带理论与量子阱理论出发自洽求解了器件层结构参数对器件导带能级以及二维电子气（2DEG）中载流子浓度和横向电场影响；用TCAD软件仿真得到器件的层结构参数对器件的性能影响。结合理论分析和仿真结果，确定了器件的最佳外延层结构Al0.31Ga0.69N/Al0.04Ga0.96N/GaNHEMT。对栅长1μm栅宽100μm的器件仿真表明,器件的最大跨导300mS/mm，且在栅极电压-2V到1V的宽范围内跨导变化很小，表明器件具有较好的线性度，器件的最大电流密度1300mA/mm、特征频率11.5GHz和最大振荡频率32.5GHz。

摘要： 本发明公开了一种AlGaN模板、AlGaN模板的制备方法及AlGaN模板上的半导体器件，属于半导体技术领域。AlGaN模板包括：衬底和在衬底上沉积的Al

摘要： 本发明公开了一种p‑BN/i‑AlGaN‑AlGaN的紫外探测器及其制作方法，主要解决现有AlGaN基紫外探测器的响应时间较长、量子效率较低以及光谱响应度较差的问题。其自下而上包括：衬底、AlN成核层、AlN本征层、AlGaN本征层、n型AlGaN层、n电极、i型AlGaN层、P型BN层和p电极，其特征在于，p型BN层采用厚度为60‑100nm的Mg掺杂的纤锌矿氮化硼材料，掺杂的浓度为5×1017‑1×1019cm‑3以上的Mg掺杂的纤锌矿氮化硼材料。本发明由于P型氮化硼能够有效地提供空穴，使得探测器的响应时间变短、量子效率以及光谱响应度提升，可用于光通信、生化分析、臭氧检测和公安刑侦。

摘要： 一种基于MOCVD侧向外延制备低位错密度AlGaN薄膜的方法及AlGaN薄膜。本发明涉及一种基于MOCVD侧向外延制备低位错密度AlGaN薄膜的方法，所述方法包括：制备凹面图形化蓝宝石衬底；在所述衬底上沉积AlN成核层；在所述AlN成核层上，采用MOCVD法外延生长厚度为0.1μm～1μm的AlN层；在所述AlN层上采用MOCVD法外延生长AlGaN层，即得。本发明提供的方法基于图形化衬底实现有效的AlGaN侧向外延过程，充分利用倾斜面的镜像力作用降低AlGaN中的位错密度的同时，利用孔洞效应有效减少AlGaN中的应力，从而实现高质量AlGaN外延薄膜的制备，该方法对解决高Al组分AlGaN中高位错密度的控制难题提供了新的思路。

摘要： 本发明公开了一种AlGaN模板、AlGaN模板的制备方法及AlGaN模板上的半导体器件，属于半导体技术领域。AlGaN模板包括：衬底和在衬底上沉积的Al

摘要： 本发明提供了一种AlGaN/GaN HEMT中的AlGaN势垒层及其生长方法，其中，AlGaN/GaN HEMT中的AlGaN势垒层包括：非掺杂的第一AlGaN层、周期性硅掺杂的第二AlGaN层及非掺杂的第三AlGaN层；第二AlGaN层由多周期的非掺杂AlGaN层和硅掺杂AlGaN层组成。该AlGaN势垒层能够提高二维电子气面密度的同时，有效避免SiH4掺杂引起的晶格缺陷和Al组分偏析，保证二维电子气迁移率和HEMT器件的可靠性。

摘要： 本发明涉及AlGaN基深紫外发光二极管及其AlGaN外延片和制备方法，所述AlGaN基深紫外发光二极管和所述AlGaN外延片采用单层图形化BN缓冲层作为缓冲层，利用单层BN的层间采用范德华力的特点，可以有效地降低外延层中的应力大小；利用单层BN与外延层同属III族氮化物的特性，可以获得较好的外延兼容性；此外，利用图形化BN缓冲层的图形密度和图形大小可控的特点，可以实现氮化物生长时成核中心位置均匀性和密度的可控，以此提升所述AlGaN外延片的结晶质量和降低所述AlGaN外延片的位错密度，从而提高所述AlGaN外延片的内量子效率。

摘要： 本发明公开了一种p‑BN/i‑AlGaN‑AlGaN的紫外探测器及其制作方法，主要解决现有AlGaN基紫外探测器的响应时间较长、量子效率较低以及光谱响应度较差的问题。其自下而上包括：衬底、AlN成核层、AlN本征层、AlGaN本征层、n型AlGaN层、n电极、i型AlGaN层、P型BN层和p电极，其特征在于，p型BN层采用厚度为60‑100nm的Mg掺杂的纤锌矿氮化硼材料，掺杂的浓度为5×1017‑1×1019cm‑3以上的Mg掺杂的纤锌矿氮化硼材料。本发明由于P型氮化硼能够有效地提供空穴，使得探测器的响应时间变短、量子效率以及光谱响应度提升，可用于光通信、生化分析、臭氧检测和公安刑侦。

摘要： 本发明涉及一种提高击穿电压的阶梯状AlGaN外延新型AlGaN/GaN‑HEMT设计方法。本发明中阶梯状AlGaN外延层新型AlGaN/GaN结构为：50mm的蓝宝石衬底上生长插入200nm厚的AlN插入层，AlN插入层上生长3µm厚GaN缓冲层，25nm厚的Al0.25Ga0.75N外延层则位于GaN缓冲层上；栅极，源极，漏极位于Al0.25Ga0.75N外延层上，在Al0.25Ga0.75N外延层中位于栅极旁边刻蚀了一个深10nm,长3µm的Al0.25Ga0.75N外延层沟槽，形成阶梯状AlGaN外延层；栅极与源极之间的距离为1µm，栅极与漏极之间的距离为5µm，栅长为1.5µm。本发明公开的一种提高击穿电压的阶梯状AlGaN外延新型AlGaN/GaN‑HEMT设计方法能降低栅边缘的二维电子气浓度，使均匀分布的浓度成为从栅边缘到漏电极阶梯分布，降低了栅边缘的高峰电场，将传统的AlGaN/GaN‑HEMTs器件的击穿电压从466V提高到640V，大大提高了HEMT器件的性能。

摘要： 本发明公开了一种具有双凹陷AlGaN势垒层的AlGaN/GaN异质结场效应晶体管，结构自下而上包括：半绝缘衬底、AlN成核层、GaN缓冲层和AlGaN势垒层，其中，所述AlGaN势垒层的上表面的两侧分别设有源电极和漏电极、源电极和漏电极之间且靠近源电极处设有栅电极，在栅电极的源侧区域一部分AlGaN势垒层向下凹陷形成凹陷栅源势垒层区域，在栅电极的漏侧区域一部分AlGaN势垒层向下凹陷形成凹陷栅漏势垒层区域。本发明的有益之处在于：(1)跨导饱和区扩展；(2)击穿电压提高；(3)频率特性改善；(4)微波输出特性增强。

摘要： 一种基于MOCVD侧向外延制备低位错密度AlGaN薄膜的方法及AlGaN薄膜。本发明涉及一种基于MOCVD侧向外延制备低位错密度AlGaN薄膜的方法，所述方法包括：制备凹面图形化蓝宝石衬底；在所述衬底上沉积AlN成核层；在所述AlN成核层上，采用MOCVD法外延生长厚度为0.1μm～1μm的AlN层；在所述AlN层上采用MOCVD法外延生长AlGaN层，即得。本发明提供的方法基于图形化衬底实现有效的AlGaN侧向外延过程，充分利用倾斜面的镜像力作用降低AlGaN中的位错密度的同时，利用孔洞效应有效减少AlGaN中的应力，从而实现高质量AlGaN外延薄膜的制备，该方法对解决高Al组分AlGaN中高位错密度的控制难题提供了新的思路。